基础知识-01钻井基本知识.ppt

钻井工程基础知识钻井工程基础知识渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司2009年年10月月8日日日日渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 我国是世界上最早发现和利用石油和天然气的国家，在石油钻井方面有着我国是世界上最早发现和利用石油和天然气的国家，在石油钻井方面有着悠久的历史。根据现有的文献记载，早在公元前悠久的历史。根据现有的文献记载，早在公元前250250年前后，我国就有了盐井的年前后，我国就有了盐井的钻凿。在钻凿。在“川盐纪要川盐纪要”中，有中，有“凿井求盐，人无淡食，自秦以来，带有盛衰，迄凿井求盐，人无淡食，自秦以来，带有盛衰，迄今已两千余年矣今已两千余年矣”。在公元在公元250250年，我国的井最深已达年，我国的井最深已达66.6766.67米，到米，到18401840年前后，年前后，已经钻成已经钻成10001000米以上的井，并将四川三叠纪嘉陵江石灰岩中的天然气采出来。而米以上的井，并将四川三叠纪嘉陵江石灰岩中的天然气采出来。而美国直到美国直到18591859年才钻成一口井深为年才钻成一口井深为21.6921.69米的井，苏联到米的井，苏联到18631863年才打成一口井深年才打成一口井深为为2020米的井。米的井。钻钻井井渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻钻井井钻井是勘探和开发油、气田的重要手段。要直接钻井是勘探和开发油、气田的重要手段。要直接了解地下的地质情况，要证实已经探明的构造的含油了解地下的地质情况，要证实已经探明的构造的含油气情况及地质储量，要把地下的油气开采出来，都要气情况及地质储量，要把地下的油气开采出来，都要通过钻井工作来实现，由此可见钻井的重要性。简单通过钻井工作来实现，由此可见钻井的重要性。简单而言，井是人们用工具挖掘、造成油气流出的通道，而言，井是人们用工具挖掘、造成油气流出的通道，目的是为了采集地下油气。目的是为了采集地下油气。1 1、地质勘察、地质勘察2 2、研究中心定井位、研究中心定井位3 3、地质和钻井工程设计、地质和钻井工程设计4 4、钻前工程、钻前工程5 5、搬家安装、搬家安装6 6、钻井施工、钻井施工渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井知识钻井知识-分类分类按井深度分：按井深度分：浅井（井深小于浅井（井深小于2000m）、中深）、中深井（井深井（井深20004500m）、深井（井深）、深井（井深45006000米）、超深井（井深大于米）、超深井（井深大于6000m）按施工目的：按施工目的：参数井、探井、预探井、评价井、生参数井、探井、预探井、评价井、生产（开发）井、注水井、调整井、完善井、检产（开发）井、注水井、调整井、完善井、检测井、滚动评价、更新井、扩边井测井、滚动评价、更新井、扩边井按工程特点和习惯：直井、定向（斜）井、大斜直井、定向（斜）井、大斜度井、水平井、丛式井、分支（多底）井、大度井、水平井、丛式井、分支（多底）井、大位移井、浅井、深井、小井眼井、开窗侧钻井位移井、浅井、深井、小井眼井、开窗侧钻井油井分类油井分类渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 根据钻井目的和开发的要求，把井分为不同的类别根据钻井目的和开发的要求，把井分为不同的类别。探井探井-经过地球物理堪探证实有希望的地质构造为了探明经过地球物理堪探证实有希望的地质构造为了探明地下情况，寻找油、汽田而钻的井，包括参数井、预探井、评地下情况，寻找油、汽田而钻的井，包括参数井、预探井、评价井。价井。资料井资料井-为编制油田开发方案所需要的资料而钻的取心井。为编制油田开发方案所需要的资料而钻的取心井。生产井生产井-用来采油的井。用来采油的井。注水井注水井-用来向油层内注水的井。正注井：从油管向地层用来向油层内注水的井。正注井：从油管向地层注水的井称为正注井。反注井：从套管向地层注水的井称为反注水的井称为正注井。反注井：从套管向地层注水的井称为反注井。注井。观察井观察井-专门用来观察油田地下动态的井。专门用来观察油田地下动态的井。检查井检查井-为了检查油层开发效果而钻的井。为了检查油层开发效果而钻的井。更新井更新井-为了注采系统完善，需要打新井。为了注采系统完善，需要打新井。调整井调整井-在原有井网基础上，为改善油田开发效果，而补在原有井网基础上，为改善油田开发效果，而补充钻的一些另散井或成批成排的加密井。充钻的一些另散井或成批成排的加密井。注水井注水井-井网井网-油气水井在油田上的排列和分布。油气水井在油田上的排列和分布。钻井知识钻井知识-分类分类渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井知识钻井知识-分类分类大斜度井大斜度井：最大井斜在最大井斜在6080范围内的定向井。但有的井斜范围内的定向井。但有的井斜不到不到80，并稳斜一定井段直到完井的，也可称为水平井。，并稳斜一定井段直到完井的，也可称为水平井。大位移井：水平位移与垂深之比等于或大于大位移井：水平位移与垂深之比等于或大于2的井称为大位移井。的井称为大位移井。水平井：水平井：最大井斜大于或等于最大井斜大于或等于86，并保持这种角度钻完一定长，并保持这种角度钻完一定长度的水平段的定向井。它分为：长曲率半径（造斜率小于度的水平段的定向井。它分为：长曲率半径（造斜率小于6/30m）水平井、中曲率半径（造斜率为）水平井、中曲率半径（造斜率为6-20/30m）水平井、）水平井、中短曲率半径（造斜率为中短曲率半径（造斜率为10/m-20/30m）水平井、短曲率半径）水平井、短曲率半径（造斜率为（造斜率为20-30/30m）水平井；大港油田目前完成施工的水）水平井；大港油田目前完成施工的水平井中，女平井中，女MH-1井属于长半径水平井，官井属于长半径水平井，官H-2井属于短半径水平井属于短半径水平井，其余均为中半径水平井。井，其余均为中半径水平井。丛式井：丛式井：在一个井场内有计划地钻出两口或两口以上的定向井组，在一个井场内有计划地钻出两口或两口以上的定向井组，其中可含一口直井。其中可含一口直井。分支（多底井）：分支（多底井）：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。按轨迹按轨迹渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井知识钻井知识-设计设计钻井钻井钻前工程钻井施工完井作业地质设计工程设计设计设计 施工施工渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井知识钻井知识-地质设计地质设计井位井位地理位置、构造位置、井位座标；区域地质概况、地理及环境地理位置、构造位置、井位座标；区域地质概况、地理及环境井别井别本井是探井或是生产井或是别的类型的井；本井是探井或是生产井或是别的类型的井；预计完钻层位及井深预计完钻层位及井深设计依据、钻探目的任务、完井要求设计依据、钻探目的任务、完井要求预计钻遇地层情况及各层岩性特征预计钻遇地层情况及各层岩性特征；预计含油、气、水层位及其深度；预计含油、气、水层位及其深度；设计取心层位及取心长度设计取心层位及取心长度各项录井、测井资料的要求及技术说明各项录井、测井资料的要求及技术说明故障提示：指钻井过程中可能发生故障或事故的层位、井段故障提示：指钻井过程中可能发生故障或事故的层位、井段地质施工设计表，地质附图等。地质施工设计表，地质附图等。地地质质设设计计渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 钻井工程设计的内容包括：钻井工程设计的内容包括：（1 1）井身结构的设计；）井身结构的设计；（2 2）井身质量要求；）井身质量要求；（3 3）钻具组合设计；）钻具组合设计；（4 4）分分地地层层、分分井井段段的的钻钻头头、钻钻井井参参数数、水水力力参参数、泥浆类型及泥浆性能设计；数、泥浆类型及泥浆性能设计；（5 5）取心参数的设计；）取心参数的设计；（6 6）各层套管设计及固并设计；）各层套管设计及固并设计；（7 7）各次井口装置及井控装置设计；）各次井口装置及井控装置设计；（8 8）防污染设计；）防污染设计；（9 9）与钻井工程有关的其他方面设计）与钻井工程有关的其他方面设计。钻井知识钻井知识-设计设计渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 钻井工程设计依据钻井工程设计依据 钻钻井井工工程程设设计计的的依依据据是是由由地地质质设设计计书书中中提提供供的的，它提供的内容有：它提供的内容有：（1 1）本本井井的的钻钻探探目目的的：参参数数井井、预预探探井井、详详探探井井和生产并等；和生产并等；（2 2）设计井深及地层剖面；）设计井深及地层剖面；（3 3）地地层层压压力力系系数数（也也称称压压力力梯梯度度或或等等效效泥泥浆浆比比重重）：包包括括油油、气气、水水层层的的压压力力系系数数，这这是是设设计计泥泥浆比重，并身结构的重要依据，浆比重，并身结构的重要依据，（4 4）可可能能出出现现的的复复杂杂情情况况；并并田田、并并涌涌、井井垮垮、井斜及其他方面；井斜及其他方面；钻井知识钻井知识-设计设计渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx（5 5）钻钻井井过过程程中中，所所完完成成的的其其他他作作业业，如如电电测测井井、中中途测试、地震测并和取岩心等。途测试、地震测并和取岩心等。（6 6）邻并资料）邻并资料 钻钻井井工工程程设设计计的的第第二二个个依依据据就就是是由由周周围围邻邻并并了了解解到到的的实实钻钻资资料料：井井喷喷、井井漏漏、坍坍塌塌、缩缩径径等等并并将将这这些些问问题题的的原原因因调调查查清清楚楚；各各并并段段所所使使用用的的泥泥浆浆比比重重以以及及岩石特性等。这是钻井工程设计的重要依据。岩石特性等。这是钻井工程设计的重要依据。（7 7）地理位置、道路、供水条件和气象资料。）地理位置、道路、供水条件和气象资料。钻井知识钻井知识-设计设计渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井知识钻井知识-设计设计钻井主要设备选择与井身结构的确定钻井主要设备选择与井身结构的确定各次开钻的钻柱设计与钻具组合钻头尺寸、类型选择与数量的确定各次开钻的钻柱设计与钻具组合钻头尺寸、类型选择与数量的确定井身质量和井眼轨迹参数、机械参数、水力参数设计井身质量和井眼轨迹参数、机械参数、水力参数设计钻井液设计，包括体系、性能参数、材料消耗、邻井资料钻井液设计，包括体系、性能参数、材料消耗、邻井资料固井设计，包括套管柱设计数据、套管柱强度设计、注水泥设计及固井要求固井设计，包括套管柱设计数据、套管柱强度设计、注水泥设计及固井要求井口装置和井控装备及工艺技术、固控设备配置要求井口装置和井控装备及工艺技术、固控设备配置要求；地层孔隙压力梯度曲线、地层破裂压力梯度曲线地层孔隙压力梯度曲线、地层破裂压力梯度曲线邻井试油压力资料；邻井试油压力资料；井区域自然环境状况及施工环境保护要求井区域自然环境状况及施工环境保护要求地层漏失试验地层漏失试验地层孔隙压力预测监测，地层孔隙压力预测监测，全井成本预算全井成本预算钻钻井井工工程程设设计计钻井施工进度计划钻井施工进度计划油气层保护及防止损害措施油气层保护及防止损害措施；渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 井身结构设计井身结构设计 井身结构设计部分包括下人套管的层次，各井身结构设计部分包括下人套管的层次，各层套管的直径与下人深度，各层套管相应的钻头层套管的直径与下人深度，各层套管相应的钻头直径，各层套管外水泥浆返回高度。井身结构的直径，各层套管外水泥浆返回高度。井身结构的确定是施工计划的重要内容，井身结构的设计是确定是施工计划的重要内容，井身结构的设计是在分析了设计依据的条件下而制定的。合理的井在分析了设计依据的条件下而制定的。合理的井身结构应符合优质、快速、安全钻井的原则，满身结构应符合优质、快速、安全钻井的原则，满足钻井和采油、采气工艺的要求，并有利于节省足钻井和采油、采气工艺的要求，并有利于节省套管、水泥等材料，降低钻井成本。套管、水泥等材料，降低钻井成本。钻井知识钻井知识-设计设计渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井知识钻井知识-井身结构井身结构渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx12”8 13”9”套管尺寸套管尺寸17 钻头尺寸钻头尺寸5钻井知识钻井知识-井身结构井身结构渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx井身结构设计的总体原则井身结构设计的总体原则（1 1）有效地保护油层，使高低压油层不受泥浆损害。）有效地保护油层，使高低压油层不受泥浆损害。（2 2）避免漏、喷、坍、卡等复杂情况的产生，为全并）避免漏、喷、坍、卡等复杂情况的产生，为全并顺利钻井创造条件，以获得全井最短的建井周期。顺利钻井创造条件，以获得全井最短的建井周期。（3 3）全并总钻井成本最低。为了实现以上总的原则，）全并总钻井成本最低。为了实现以上总的原则，设计时必须考虑以下四条原则：设计时必须考虑以下四条原则：钻井知识钻井知识-井身结构井身结构渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx（1 1）根根据据平平衡衡地地层层压压力力钻钻井井原原则则，确确定定采采用用最最低低泥泥浆比重。浆比重。（2 2）钻钻下下部部地地层层采采用用重重泥泥浆浆产产生生的的井井内内压压力力，不不压压裂上层套管鞋处最薄弱的裸露地层。裂上层套管鞋处最薄弱的裸露地层。（3 3）下下套套管管过过程程。井井内内泥泥浆浆柱柱压压力力和和地地层层压压力力之之间间的压力差，不致产生压差卡套管事故。的压力差，不致产生压差卡套管事故。（4 4）考考虑虑地地层层压压力力设设计计误误差差，限限定定一一定定的的误误差差增增值值，井井涌涌压压井井时时，在在上上层层套套管管鞋鞋处处所所产产生生的的压压力力不不大大于于该该处地层破裂压力梯度，防止地下井喷的发生。处地层破裂压力梯度，防止地下井喷的发生。钻井知识钻井知识-井身结构井身结构渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井知识钻井知识-井身结构井身结构渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井基础知识钻井基础知识三段制五段制水平井水平位移直井段造斜点增斜井段稳斜井段降斜井段直井段完钻井深垂深井眼轨迹和剖面井眼轨迹和剖面渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井基础知识钻井基础知识直井段：直井段：设计井斜角为零度的井段设计井斜角为零度的井段。造斜点：造斜点：开始定向造斜的位置，通常以该点的井深来表示开始定向造斜的位置，通常以该点的井深来表示造斜率：造斜率：定向造斜工具的造斜率能力，即工具所钻出的井段的井定向造斜工具的造斜率能力，即工具所钻出的井段的井 眼曲率。通常以眼曲率。通常以 x x /30m/30m来表示来表示造（增）斜段：造（增）斜段：井斜角随井深增加的井段。井斜角随井深增加的井段。稳斜井段：稳斜井段：井斜角保持恒定的井段井斜角保持恒定的井段。降斜井段：降斜井段：井斜角随井深的增加而减小的井段。井斜角随井深的增加而减小的井段。目标点：目标点：设计规定的、必须钻达的地层位置，通常以坐标、垂深设计规定的、必须钻达的地层位置，通常以坐标、垂深等来表示。等来表示。井身及剖面井身及剖面渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井基础知识钻井基础知识靶区及靶区半径靶区及靶区半径：包含目标点在内的一个区域称为靶区，在油包含目标点在内的一个区域称为靶区，在油气井中，靶区半径为实钻井眼偏离设计目标点的水平距离；在气井中，靶区半径为实钻井眼偏离设计目标点的水平距离；在目标点所在的水平面上，以目标点为圆心、靶区半径为半径的目标点所在的水平面上，以目标点为圆心、靶区半径为半径的一个圆面积。大斜度井和水平井中，靶区为包含设计井眼轨道一个圆面积。大斜度井和水平井中，靶区为包含设计井眼轨道的一个柱状体。的一个柱状体。靶心距靶心距：在靶区平面上，实钻井眼中心线与目标点之间的距离。在靶区平面上，实钻井眼中心线与目标点之间的距离。最大井斜角：全井井斜最大的点的井斜角。对于直井，井斜角最大井斜角：全井井斜最大的点的井斜角。对于直井，井斜角控制在规定的范围；对于常规定向井，当井斜角小于控制在规定的范围；对于常规定向井，当井斜角小于1515时，时，方位不易稳定，因此一般情况下，定向井的最大井斜角应大于方位不易稳定，因此一般情况下，定向井的最大井斜角应大于1515。井斜越大，施工难度越大，特别是在井斜超过。井斜越大，施工难度越大，特别是在井斜超过4040以后以后润滑防卡和携砂等难度增加润滑防卡和携砂等难度增加井身及剖面井身及剖面渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井基础知识钻井基础知识井眼轨迹井眼轨迹井斜角井斜角：井眼中心线上的一点的切线（钻进方向）与井口垂线间的井眼中心线上的一点的切线（钻进方向）与井口垂线间的夹角。夹角。方位角方位角：从正北方向顺时针转，到井眼中心线上的某一点，在水平从正北方向顺时针转，到井眼中心线上的某一点，在水平面上投影的夹角。面上投影的夹角。井（斜）深井（斜）深：从转盘面到井内某测量点间的井眼中心线的实际长度。从转盘面到井内某测量点间的井眼中心线的实际长度。垂深：垂深：井口转盘到井眼中心线上某测点所在水平面的垂直距离。井口转盘到井眼中心线上某测点所在水平面的垂直距离。井斜率井斜率：单位长度井段的井斜角变化值（一般是指单位长度井段的井斜角变化值（一般是指3030米长井段上井米长井段上井斜值的变化量）。斜值的变化量）。井底水平位移井底水平位移：井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。井口与井底两点在水平投影面上的直线距离。井底闭合方位角井底闭合方位角：从正北方向顺时针旋转至井口与井底的水平投影从正北方向顺时针旋转至井口与井底的水平投影连线的夹角。连线的夹角。渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx不同类型的水平井不同类型的水平井渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井设备钻井设备渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻钻井井装装备备图图(a)地面以上部分地面以上部分1.天车 2.钢丝绳 3.游动滑车 4.大沟 5水龙头 6.方钻杆 7水龙带 8.钻台 9转盘 10.井架 11.二层台 12.泥浆高架槽 13.司钻台 14.振动筛 15.绞车 16.柴油机 17.钻台底座 18 传动链条 19.联动机 20.泥浆泵 21.泵上水泥浆罐 图图(b)钻台以下部分钻台以下部分22.转盘传动链条 23.防喷器组 24.井壁水泥环 25.钻杆 26.钻头 27.方钻杆 28.转盘 29.钻台面 30.高架泥浆槽 31.振动筛 32.防喷器 33.接节流管汇 34.表层套管 35.钻铤 36.环空泥浆渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井设备钻井设备钻机组成钻机组成钻具起升系统、旋转钻进系统、钻井液循环系统、动力系统、传动系统、钻具起升系统、旋转钻进系统、钻井液循环系统、动力系统、传动系统、控制系统和显示装置、钻机底座、辅助设备，控制系统和显示装置、钻机底座、辅助设备，目前石油钻井设备以旋转钻目前石油钻井设备以旋转钻机为主，近年来，性能先进的顶部驱动钻机、自动垂直钻井系统、电动钻机为主，近年来，性能先进的顶部驱动钻机、自动垂直钻井系统、电动钻机等得到广泛使用机等得到广泛使用。对钻井设备的要求对钻井设备的要求具有一定的提升能力和提升速度；具有一定的提升能力和提升速度；具有一定的旋转钻进能力，给钻具提供一定的转矩和转速；具有一定的旋转钻进能力，给钻具提供一定的转矩和转速；具有一定的循环洗井能力：能够提供一定的泵压和排量，迅速将井底破具有一定的循环洗井能力：能够提供一定的泵压和排量，迅速将井底破碎的岩屑顺利携带到地面，同时起到水力破岩作用碎的岩屑顺利携带到地面，同时起到水力破岩作用渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻井设备钻井设备转盘：转盘：利用转盘旋转来带动方钻杆，进而带动下部连接的钻具旋转，进行钻进作业。它在井下动力利用转盘旋转来带动方钻杆，进而带动下部连接的钻具旋转，进行钻进作业。它在井下动力钻井中用来承受螺杆钻具的反向扭矩钻井中用来承受螺杆钻具的反向扭矩控制系统：控制系统：钻机的控制系统是为保证钻机各部分协调、准确、迅速地完成钻井的各个工艺过程而设钻机的控制系统是为保证钻机各部分协调、准确、迅速地完成钻井的各个工艺过程而设置的。钻机的控制方式有机械控制、气动控制、液压控制、电控制和综合控制等几种。置的。钻机的控制方式有机械控制、气动控制、液压控制、电控制和综合控制等几种。绞车：绞车：是组成钻机的核心部件，与井架、天车、游动滑车、大钩、钢丝绳等组成了提升系统。是组成钻机的核心部件，与井架、天车、游动滑车、大钩、钢丝绳等组成了提升系统。指重表：指重表：测量钻具悬重和钻压的大小变化。指重表指重为钻具在钻井液中的重量。根据悬重和钻压测量钻具悬重和钻压的大小变化。指重表指重为钻具在钻井液中的重量。根据悬重和钻压的大小及变化，可掌握钻头、钻柱的工作情况，指导钻进和井下复杂情况的判断与处理。的大小及变化，可掌握钻头、钻柱的工作情况，指导钻进和井下复杂情况的判断与处理。顶部驱动系统：顶部驱动系统：也称为动力水龙头，主要由三部分组成：水龙头钻井马达，是常规水龙头与钻井也称为动力水龙头，主要由三部分组成：水龙头钻井马达，是常规水龙头与钻井马达相结合；导向滑车总成；钻杆上卸装置，配备了特殊的钻杆上、卸扣装置；从井架空间上部直马达相结合；导向滑车总成；钻杆上卸装置，配备了特殊的钻杆上、卸扣装置；从井架空间上部直接旋转钻柱，并沿井架内专用导轨向下送进的钻井系统，可完成旋转钻进、循环钻井液、接钻杆和接旋转钻柱，并沿井架内专用导轨向下送进的钻井系统，可完成旋转钻进、循环钻井液、接钻杆和卸钻柱等各种井口操作。卸钻柱等各种井口操作。井下马达井下马达（动力钻具）（动力钻具）涡轮钻具与螺杆钻具是两种最主要以钻井液为动力的井下马达。与转盘钻井涡轮钻具与螺杆钻具是两种最主要以钻井液为动力的井下马达。与转盘钻井相比，由于井下马达转速高，可以显著提高机械钻速，特别是与金刚石钻头配合使用将大大地提高相比，由于井下马达转速高，可以显著提高机械钻速，特别是与金刚石钻头配合使用将大大地提高钻井速度。此外，由于钻杆不转动，可以减少动力消耗，减轻钻具及套管的磨损和破坏。用井下马钻井速度。此外，由于钻杆不转动，可以减少动力消耗，减轻钻具及套管的磨损和破坏。用井下马达钻定向井时，能及时有效地控制井眼轨迹，极大的提高了定向井施工速度，并保证了井眼质量。达钻定向井时，能及时有效地控制井眼轨迹，极大的提高了定向井施工速度，并保证了井眼质量。指重表：指重表：用于测量钻具悬重和钻压的大小变化。指重表指重为钻具在钻井液中的重量。根据悬重和用于测量钻具悬重和钻压的大小变化。指重表指重为钻具在钻井液中的重量。根据悬重和钻压的大小及变化，可掌握钻头、钻柱的工作情况，指导钻进、打捞作业和井下复杂情况的判断与钻压的大小及变化，可掌握钻头、钻柱的工作情况，指导钻进、打捞作业和井下复杂情况的判断与处理。处理。渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 在旋转钻井中，钻头是破碎岩石的主要工具，钻头质在旋转钻井中，钻头是破碎岩石的主要工具，钻头质量好坏，钻头类型与岩性是否适应，对提高钻井速度和量好坏，钻头类型与岩性是否适应，对提高钻井速度和降低钻井成本起着重要作用。由于钻头选型不当，不但降低钻井成本起着重要作用。由于钻头选型不当，不但钻得慢，而且成本高。正确地选择钻头类型，合理地使钻得慢，而且成本高。正确地选择钻头类型，合理地使用钻头。要对钻头的结构、特点、作用原理有所了解，用钻头。要对钻头的结构、特点、作用原理有所了解，同时要对所钻地层的性质，如硬度、塑性、可钻性、研同时要对所钻地层的性质，如硬度、塑性、可钻性、研磨性等有充分的认识。学习这章的目的，就是通过了解磨性等有充分的认识。学习这章的目的，就是通过了解岩石的性质、钻头的结构和作用原理，以使在实践中正岩石的性质、钻头的结构和作用原理，以使在实践中正确选择和合理使用钻头，不断地提高钻头工作指标确选择和合理使用钻头，不断地提高钻头工作指标。钻钻头头渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻钻头头刮刀钻头刮刀钻头牙轮钻头牙轮钻头PDC钻头钻头钻头钻头直接破碎岩石的工具是钻头，钻头上边接直接破碎岩石的工具是钻头，钻头上边接钻铤（有时接稳定器）、钻杆组成钻柱，钻钻铤（有时接稳定器）、钻杆组成钻柱，钻进时由钻铤产生足够的压力，把钻头压到井进时由钻铤产生足够的压力，把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部（牙齿）吃入岩石底岩石上，使钻头的刃部（牙齿）吃入岩石中，用钻柱带动钻头旋转以破碎井底岩石，中，用钻柱带动钻头旋转以破碎井底岩石，渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx钻钻头头的的类类型型分分为为刮刮刀刀钻钻头头、牙牙轮轮钻钻头头、金金刚刚石石钻钻头、头、PDCPDC钻头和特种钻头等。钻头和特种钻头等。渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 依据岩石性质优选钻头类型依据岩石性质优选钻头类型选选择择钻钻头头类类型型主主要要是是依依据据岩岩石石的的机机械械物物理理性性质质和和地地层层条条件件。了了解解地地层层岩岩性性，是是选选择择钻钻头头、使使用用钻钻头头和和制制订订技技术术措措施施的的基基础础。与与钻钻进进速速度度关关系系密密切切的的岩岩石石性性质质是是。硬度、塑性、可钻性和研磨性。硬度、塑性、可钻性和研磨性。所所谓谓岩岩石石的的硬硬度度就就是是岩岩石石抵抵抗抗钻钻头头工工作作刃刃（牙牙齿齿或或刀刀刃刃）压压人人的的能能力力大大小小。我我们们说说某某岩岩层层硬硬度度大大，也也就就是是说说钻钻头头不不容容易易吃吃入入，或或者者需需要要加加较较大大的的钻钻压压才才能能吃吃人人。岩岩石石的的硬硬度度是是和和岩岩石石颗颗粒粒的的成成分分、大大小小及及颗颗粒粒之之间间的的胶胶结结物物的的性性质质等等因因素素有有关关。高高尚尚堡堡构构造造馆馆陶陶组组的的深深灰灰绿绿色色玄玄武武岩岩为为最最硬硬，其其次次是是王王官官屯屯地地区区孔孔一一段段的的浅浅灰灰含含钙钙砂砂砾砾岩岩，板板桥桥地地区区沙沙二二段段的的浅浅灰灰色色含含砾砾萤萤光光砂砂岩岩等等比比较较硬硬。一般是岩石越硬，钻得越慢（但是也有例外）。一般是岩石越硬，钻得越慢（但是也有例外）。钻头的选择钻头的选择渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 岩岩石石的的塑塑性性和和脆脆性性在在日日常常生生活活中中可可见见到到这这种种现现象象，如如我我们们看看到到玻玻璃璃在在受受外外力力而而破破坏坏时时，虽虽是是破破碎碎而而没没有有变变形形，把把破破碎碎后后的的玻玻璃璃拼拼起起仍仍然然是是原原来来的的大大小小和和形形状状，这这种种不不发发生生永永久久变变形形（塑塑性性变变形形）的的破破碎碎叫叫做做脆脆性性破破碎碎，这这种种物物体体叫叫做做脆脆性性物物体体，或或者者说说它它的的脆脆性性很很大大。在在日日常常生生活活中中我我们们还还看看到到湿湿胶胶泥泥可可以以被被提提成成任任何何形形状状，湿湿胶胶泥泥在在受受外外力力（拉拉或或压压等等）破破坏坏前前，要要发发生生永永久久变变形形，塑塑性性变变形形的的物物体体在在破破坏坏前前呈呈现现塑塑性性变变形形的的性性质质称称为为塑塑性性。物物体体的的塑塑性性和和脆脆性性是是两两个个对对立立的的概概念念，塑塑性性大大的的物物体体没没有有脆脆性性或或脆脆性性很很小小；反反之，脆性大的物体没有塑性或塑性很小。之，脆性大的物体没有塑性或塑性很小。钻头的选择钻头的选择渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 对对岩岩石石而而言言，大大体体可可分分为为三三种种类类型型：一一种种是是在在破破碎碎前前不不发发生生塑塑性性变变形形的的，称称为为脆脆性性岩岩石石；一一种种是是在在破破碎碎前前塑塑性性变变形形很很大大的的，称称为为塑塑性性岩岩，还还有有一一种种是是呈呈现现不不大大的的塑塑性性变变形形后后即即破破碎碎的的，称称为为塑塑脆脆性性岩岩石石。大大港港油油田田各各地地层层的的岩岩石石几几乎乎全全同同于于后后一一种种，在在这这一一种种内内部部，可可指指出出一一些些塑塑性性较较小小的的与与较较大大的的，如如板板桥桥地地区区沙沙二二段段的的浅浅灰灰色色细细中中砂砂岩岩与与周周青青庄庄地地区区沙沙二二段段灰灰色色白白云云质质灰灰岩岩等等塑塑性性较较小小，即即脆脆性性较较大大；又又如如港港东东明明下下段段的的紫紫红红色色泥泥岩岩与与羊羊二二庄庄构构造造馆馆陶陶组组灰灰绿绿色色泥泥岩岩等等塑塑性性较较大大，即脆性较小。即脆性较小。钻头的选择钻头的选择渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 岩岩石石的的可可钻钻性性一一般般理理解解为为岩岩石石破破碎碎的的难难易易性性，由由此此把把岩岩石石分分为为难难钻钻的的和和易易钻钻的的。在在有有些些情情况况下下，可可钻钻性可以确定岩石在井底抵抗钻头破碎它的能力。性可以确定岩石在井底抵抗钻头破碎它的能力。岩岩石石的的研研磨磨性性是是指指岩岩石石与与钻钻头头接接触触表表面面上上，岩岩石石（包包括括岩岩屑屑）对对钻钻头头的的磨磨损损作作用用、岩岩石石磨磨损损钻钻头头的的能能力力大大小小叫叫做做岩岩石石的的研研磨磨性性。岩岩石石的的研研磨磨性性愈愈大大，钻钻头头磨磨损损愈愈严严重重；钻钻头头的的总总进进尺尺也也就就愈愈少少。岩岩石石的的研研磨磨性性取取决决于于岩岩石石本本身身成成分分，颗颗粒粒形形状状和和大大小小等等。例例如如，大大港港油油田田馆馆陶陶组组底底砾砾岩岩与与孔孔店店组组合合砾砾砂砂岩岩等等都都是是研研磨磨性性大的岩层。大的岩层。钻头的选择钻头的选择渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 影影响响钻钻头头工工作作指指标标的的几几个个主主要要的的岩岩石石性性质质。它它们们是是互互相相有有联联系系的的，在在具具体体工工作作中中不不能能孤孤立立地地只只考考虑虑某某个个性性质质，而而必必须须综综合合地地、全全面面地地分分析析，然然后后再再选选择择和和使使用用钻钻头头。一一般般来来讲讲，在在软软塑塑的的地地层层宜宜选选用用齿齿少少、齿齿排排稀稀的的软软地地层层滚滚动动轴轴承承牙牙轮轮钻钻头头，依依靠靠切切削削刮刮挤挤的的作作用用破破碎碎岩岩石石；也也可可选选用用刮刮刀刀钻钻头头，依依靠靠钻钻头头吃吃人人岩岩石石较较深深，可可大大块块地地切切削削岩岩石石。选选用用牙牙轮轮钻钻头头与与刮刮刀刀钻钻头头，各各有有优优点点和和缺缺点点。牙牙轮轮钻钻头头的的优优点点是是井井身身质质量量较较好好，对对钻钻具具和和钻钻机机的的损损害害较较轻轻；刮刮刀刀钻钻头头的的优优点点和和钻钻速速较较高高，进尺较多，选择时要全面权衡利弊，再作抉择。进尺较多，选择时要全面权衡利弊，再作抉择。在在脆脆硬硬的的地地层层宜宜选选用用齿齿多多、齿齿排排密密的的硬硬地地层层牙牙轮轮钻钻头头或或球球齿齿钻钻头头，依依靠靠冲冲击击、压压碎碎的的作作用用破破碎碎岩岩石石；在在坚坚硬硬地地层层还还可可考考虑虑使使用用金金刚刚石石钻钻头头。目目前前刮刮刀刀钻钻头头已已经经很很少少使使用用，而而是是使用了使用了PDCPDC钻头。钻头。钻头的选择钻头的选择渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx 钻头选择的总体原则钻头选择的总体原则 上部软地层使用机械钻速高上部软地层使用机械钻速高的钻头，可在较短时间内钻出较的钻头，可在较短时间内钻出较多的井深；多的井深；下部地层使用工作时间长、下部地层使用工作时间长、进尺高的钻头，减少起下钻次数；进尺高的钻头，减少起下钻次数；易斜井段选择滑动小、工作易斜井段选择滑动小、工作平稳的钻头；平稳的钻头；研磨性地层可选择纯滚动性研磨性地层可选择纯滚动性的球齿保径钻头的球齿保径钻头。钻头的选择钻头的选择渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx聚晶金刚石复合片钻头聚晶金刚石复合片钻头(polycrystallinediamondcompact)简称简称PDCPDC钻头，钻头，PDCPDC钻头为一整体式钻头，主要由钻头基体、钻头为一整体式钻头，主要由钻头基体、切削齿、保径齿、喷嘴、排屑槽等几部分组成，利用聚晶金刚石切削齿、保径齿、喷嘴、排屑槽等几部分组成，利用聚晶金刚石做成小型切削镶嵌或烧结到钻头体上而形成的，做成小型切削镶嵌或烧结到钻头体上而形成的，PDCPDC钻头适用于软钻头适用于软到中硬地层，由于不存在重复切削问题，因此，破岩效率比普通到中硬地层，由于不存在重复切削问题，因此，破岩效率比普通刮刀和牙轮钻头高。刮刀和牙轮钻头高。PDC钻头钻头渤海钻探泥浆技术服务公司渤海钻探泥浆技术服务公司http:/pc/sites/njgs/default.aspx大港中成大港中成大港中成大港中成84FM286C 84FM286C 钻头钻头钻头钻头碳化钨胎体钻头碳化钨胎体钻头标准标准PDCPDC齿齿园柱聚晶金刚石保径园柱聚